橡膠板的耐老化性能是其在使用過程中抵抗環(huán)境因素(如熱、氧、臭氧、光、濕氣、機(jī)械應(yīng)力等)引起性能劣化的能力。這種性能的好壞與橡膠配方中的多種成分密切相關(guān),主要包括以下幾個(gè)方面:
1. 橡膠基料(主體聚合物):
* 這是決定橡膠板耐老化性能的根本因素。不同種類的橡膠由于其分子結(jié)構(gòu)(如飽和度、主鏈結(jié)構(gòu)、取代基類型)的不同,其耐老化性能差異顯著。
* 耐老化性較好的橡膠:例如,三元乙丙橡膠因其高度飽和的主鏈結(jié)構(gòu),對(duì)熱、氧、臭氧、濕氣等具有的抵抗能力,尤其耐臭氧性能突出。氟橡膠則因其含氟結(jié)構(gòu),具有優(yōu)異的耐高溫、耐化學(xué)品和耐候性。硅橡膠主鏈為硅氧鍵,也具有良好的耐熱、耐寒和耐候性。
* 耐老化性較差的橡膠:天然橡膠、順丁橡膠等主鏈含大量雙鍵的不飽和橡膠,容易被氧、臭氧攻擊,耐熱性也相對(duì)較差。丁苯橡膠、等雖經(jīng)改性,耐老化性優(yōu)于天然橡膠,但仍不及飽和橡膠。
2. 硫化體系:
* 硫化形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)直接影響橡膠的熱穩(wěn)定性和耐老化性。
* 硫化劑類型:過氧化物硫化形成的碳-碳交聯(lián)鍵能高,比硫磺硫化形成的多硫鍵更耐熱老化。硫磺硫化體系中,使用有效或半有效硫化體系(減少硫磺用量,增加促進(jìn)劑用量)形成的單硫鍵或雙硫鍵比多硫鍵更穩(wěn)定。
* 促進(jìn)劑類型:某些促進(jìn)劑(如秋蘭姆類、次磺酰胺類)在硫化后產(chǎn)生的副產(chǎn)物可能具有促進(jìn)老化的作用。選擇低鋅或無鋅促進(jìn)體系也有助于提高耐熱性。
3. 防老劑(劑、抗臭氧劑等):
* 這是專門設(shè)計(jì)用來延緩或抑制橡膠老化過程的添加劑,對(duì)提高耐老化性能至關(guān)重要。
* 劑:主要作用是捕獲自由基或分解氫過氧化物,抑制熱氧老化過程。常見的如胺類(IPPD、6PPD、DTPD等)、酚類(BHT等)。
* 抗臭氧劑:對(duì)苯二胺類防老劑(如6PPD、DTPD)對(duì)動(dòng)態(tài)臭氧龜裂防護(hù)。物理防老劑(如微晶蠟)能在橡膠表面形成保護(hù)膜,阻擋臭氧滲入。
* 防護(hù)體系:通常采用多種防老劑并用(如劑+抗臭氧劑+蠟),發(fā)揮協(xié)同效應(yīng),提供更的保護(hù)。
4. 填充劑:
* 填充劑會(huì)影響橡膠的導(dǎo)熱性、機(jī)械性能以及老化行為。
* 炭黑:是橡膠的補(bǔ)強(qiáng)填料。某些炭黑(如爐法炭黑)具有吸附自由基和防老劑的能力,可能降低老化速率,但高表面積炭黑也可能促進(jìn)氧化。炭黑填充的橡膠通常耐光老化較好。
* 白炭黑/礦物填料:對(duì)耐熱老化有一定貢獻(xiàn),但需注意其對(duì)防老劑的吸附作用可能降低其有效性。某些礦物填料(如氫氧化鋁)還可作為阻燃劑。
5. 軟化劑/增塑劑:
* 主要作用是改善加工性和低溫性能。
* 影響:低分子量的增塑劑容易揮發(fā)或遷移,導(dǎo)致橡膠硬化、收縮。酯類增塑劑耐熱性較差,石蠟油或環(huán)烷油相對(duì)耐熱性好些。選擇揮發(fā)性低、熱穩(wěn)定性好的軟化劑有助于保持長期性能。
總結(jié)來說,橡膠板的耐老化性能是橡膠基料的固有特性、硫化體系的穩(wěn)定性、防老劑的保護(hù)效能、填充劑的物理化學(xué)作用以及軟化劑的耐久性等多方面因素協(xié)同作用的結(jié)果。配方設(shè)計(jì)時(shí)必須綜合考慮這些成分的選擇與配比,針對(duì)特定的老化環(huán)境(如高溫、臭氧暴露、戶外光照等)進(jìn)行優(yōu)化,才能獲得具有優(yōu)異耐老化性能的橡膠制品。
